Viselhető egészségügyi rendszer IOT használatával: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Jelen munkában az érzékelők be vannak csomagolva

a viselhető kabátot, és méri a felhasználó hőmérsékletét, EKG -ját, pozícióját, vérnyomását és BPM -jét, és elküldi a ThingSpeak szerveren. A mért adatok grafikus ábrázolását jeleníti meg. Az adatok átalakítását az Arduino fő magvezérlője végzi. Amikor az érzékelők mérik, az Arduino futtatja a programot, és a ThingSpeak API kulcs is be van helyezve a programba.

1. lépés: Az alkatrészek újratöltve

1. Arduino UNO

2. LM75 (hőmérséklet -érzékelő)

3. AD8232 (EKG érzékelő)

4. HW01 (impulzusérzékelő)

5. ESP8266 (Wi-Fi modul)

6. Bináris vezetékek

7. USB kábel a hibakereséshez

8. 4 lítium -ion akkumulátor (9V)

9. Esőkabát

10. Pamut doboz (25X25cm)

11. Ragasztópisztoly 2 pálcával.

Lépés: Az LM75 és az Arduino csatlakoztatása

Az LM75 I2C protokollt tartalmaz az Arduino -val. Tehát a hőmérséklet érzékelhető, és a beépített 9 bites delta szigma analóg -digitális konverter segítségével digitális adatmá alakul. Az LM75 pontosságának köszönhetően a felhasználó hőmérsékletének mérésére szolgál. Az érzékelő felbontása 9 bit, és 7 bites slave címmel rendelkezik. tehát az adatformátum kettes kiegészítője a slave címmel. Az LM75 érzékelő működési frekvenciája 400KHz. Az LM75 aluláteresztő szűrőt tartalmaz a kommunikáció megbízhatóságának növelése érdekében zajos környezetben.

Az Arduino A4 és A5 érintkezők két vezetékes interfész kommunikációt foglalnak magukban, így az LM75 SDA és SCL tűjéhez csatlakoznak.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analóg IN)

SDA ---- A4 (analóg bemenet)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

3. lépés: Kapcsolat a Pulse Module és az Arduino között

Ebben a munkában az impulzusérzékelőt használják. A pulzusérzékelő egy jól megtervezett Plug and Play szenzor, amelyen keresztül a felhasználó élő pulzus- vagy pulzusszámadatokat vehet le, és bárhonnan elláthatja azokat.

Csatlakoztassa az impulzusérzékelőt az Arduino Uno kártyához az alábbiak szerint: + + 5 V -ig, és - a GND S tO A0 -hoz. Csatlakoztassa az LCD -t az Arduino Uno Boardhoz az alábbiak szerint: VSS +5V és VDD a GND -hez és RS 12 -ig, és RW a GND -hez és E a D11 és a D4 a D5 és a D5 a D4 és a D6 a D3 és a D7 a D2 és az A/VSS a +5V és K/VDD - GND. Csatlakoztassa a 10K potenciométert az LCD -hez az alábbiak szerint: Adatok a v0 -hoz és a VCC +5V -hoz. Csatlakoztassa a LED -et az Arduino -hoz az alábbiak szerint: LED1 (PIROS, villogó csap) a D13 -hoz és a LED2 (ZÖLD, fakulási sebesség) a D8 -hoz.

PULSE érzékelő ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Amikor az érzékelő hozzáér a bőrhöz, az érzékelő LED -je villog.

Lépés: Kapcsolat az EKG -érzékelő és az Arduino között

Az AD8232 EKG -érzékelő csatlakozik az Arduino -hoz, és az elektródákat a bal karhoz, a jobb karhoz és a jobb lábhoz helyezi. Ebben a jobb lábhajtás visszacsatolásként működik az áramkör számára. Három bemenet van az elektródákról, amelyek a szív elektromos aktivitását méri, és ezt LED jelzi. A zaj csökkentése érdekében a műszeres erősítőt (BW: 2KHz) és két felüláteresztő szűrőt használjuk a mozgástermékek és az elektróda félcellás potenciáljának csökkentésére. Az AD8232 három elektróda konfigurációban van konfigurálva.

CSATLAKOZTATÁS: A bal kar elektródája az AD8232 +IN érintkezőjéhez, a jobb karos elektróda az AD8232 -IN tűhöz van csatlakoztatva, a jobb láb visszacsatolása pedig az AD8232 RLDFB csapjához. Ebben a szenzorban a levezető érzékelés váltakozó vagy egyenáramú. Ehhez AC -t használnak. Az LO-pin csatlakozik az Arduino analóg csapjához (11), az LO+ csap pedig az Arduino analóg csapjához (10), és az elektródák kimenete az Arduino A1-es tűjéhez van csatlakoztatva.

EKG érzékelő ------ Arduino

LO- ------ analóg csap (11)

LO+ ------ analóg csap (10)

Kimenet ------ A1

A páciens testére helyezett elektródák észlelik a bőrön az elektromos potenciál apró változásait, amelyek a szívizom depolarizálódásából adódnak a szívverés során, ellentétben a hagyományos hármas EKG -val, amelyben az elektródákat a betegek végtagjaira és mellkasára helyezik. Az EKG jel mérésekor a PR intervallum és a QR intervallum fázisa és amplitúdójának időtartama rendellenes körülmények között változik. A rendellenességeket az Arduino programozás határozza meg.

Normál EKG -paraméterek Rendellenes EKG -paraméterek

P hullám 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Lapos vagy fordított T hullámok Koronária ischaemia

QRS komplex <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Megnövekedett QRS köteg ág blokk

T hullám 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Fokozott PR AV blokk

QT-intervallum 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Rövid QT intervallumú hiperkalcémia

PR-intervallum 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ Hosszú PR, QRS széles, QT rövid hiperkalémia

Az EKG jel rendellenességeit mutatja, amely bekerül az Arduino kódolásba, és amikor a rendellenességek bekövetkeznek, figyelmeztető üzenetként elküldi az adott mobilszámokra. Külön könyvtári fájllal rendelkezünk, amelyet a program tartalmaz

Lépés: A Wi-Fi modul és az Arduino illesztése

Az ESP8266 Wi-Fi modul alacsony költségű önálló vezeték nélküli adó-vevő, amely a végpont IoT fejlesztéseihez használható. Az ESP8266 Wi-Fi modul lehetővé teszi az internetkapcsolatot a beágyazott alkalmazásokhoz. TCP/UDP kommunikációs protokollt használ a szerverhez/ügyfélhez való kapcsolódáshoz. Az ESP8266 Wi-Fi modullal való kommunikációhoz a mikrovezérlőnek AT parancsokat kell használnia. A mikrokontroller kommunikál az ESP8266-01 Wi-Fi modullal az UART segítségével, amely meghatározott Baud-sebességgel rendelkezik (alapértelmezett 115200).

MEGJEGYZÉSEK:

1. Az ESP8266 Wi-Fi modul programozható az Arduino IDE használatával, és ehhez néhány változtatást kell végrehajtania az Arduino IDE-n. Először lépjen a Fájl -> Beállítások menübe az Arduino IDE -ben és a További táblák kezelői URL -ek részben. Most lépjen az Eszközök -> Tábla -> Táblakezelő menüpontra, és keresse meg az ESP8266 kifejezést a keresőmezőben. Válassza ki az ESP8266 by ESP8266 Community elemet, majd kattintson a Telepítés gombra.

2.. Az ESP8266 modul 3,3 V -os tápegységgel működik, és bármi ennél nagyobb, például az 5 V, megöli az SoC -t. Tehát az ESP8266 ESP-01 modul VCC és CH_PD csapjai 3.3V-os tápegységhez vannak csatlakoztatva.

3. A Wi-Fi modul két üzemmóddal rendelkezik: programozási mód és normál mód. Programozási módban feltöltheti a programot vagy a firmware -t az ESP8266 modulba, és Normál módban a feltöltött program vagy firmware normálisan fog futni.

4. A programozási mód engedélyezéséhez a GPIO0 érintkezőt csatlakoztatni kell a GND -hez. Az kapcsolási rajzon SPDT kapcsolót kötöttünk a GPIO0 érintkezőhöz. Az SPDT karjának elforgatásával az ESP8266 programozási mód (a GPIO0 GND -hez van csatlakoztatva) és normál üzemmód (GPIO0 GPIO tűként működik) között vált. Ezenkívül az RST (Reset) fontos szerepet játszik a programozási mód engedélyezésében. Az RST csap aktív LOW csap, ezért egy nyomógombbal kapcsolódik a GND -hez. Tehát, amikor megnyomja a gombot, az ESP8266 modul alaphelyzetbe áll.

Kapcsolat:

Az ESP8266 modul RX és TX csapjai az Arduino táblán lévő RX és TX csapokhoz vannak csatlakoztatva. Mivel az ESP8266 SoC nem tolerálja az 5 V feszültséget, az Arduino RX csapja egy 1KΩ és 2,2KΩ ellenállásból álló szintváltón keresztül csatlakozik.

Wi-Fi modul ------ Arduino

VCC ---------------- 3.3V

GND ---------------- GND

CH_PD ---------------- 3.3V

RST ---------------- GND (általában nyitva)

GPIO0 ---------------- GND

TX ---------------- Arduino TX

RX ----------------- RX of Arduino (Level level converter)

Csatlakoztatás és konfigurálás után:

Az ESP8266 programozási módban (a GPIO0 csatlakozik a GND -hez) csatlakoztassa az Arduino -t a rendszerhez. Miután az ESP8266 modul be van kapcsolva, nyomja meg az RST gombot, és nyissa meg az Arduino IDE -t. A fórumon (Eszközök -> Tábla) válassza ki az „Általános ESP8266” kártyát. Válassza ki a megfelelő portszámot az IDE -ben. Most nyissa meg a villogó vázlatot, és változtassa meg a LED -es tűt 2 -re. Itt a 2 az ESP8266 modul GPIO2 érintkezőjét jelenti. A feltöltés megkezdése előtt győződjön meg arról, hogy a GPIO0 csatlakozik a GND -hez, majd nyomja meg az RST gombot. Nyomja meg a feltöltés gombot, és a kód összeállítása és feltöltése eltart egy ideig. Az előrehaladást az IDE alján láthatja. A program sikeres feltöltése után eltávolíthatja a GPIO0 -t a GND -ből. A GPIO2 -hez csatlakoztatott LED villogni fog.

6. lépés: Programozás

A program az LM75, a Pulse modul, az EKG érzékelő és a Wi-Fi modul összekapcsolására szolgál az Arduino-val

7. lépés: A ThingSpeak szerver beállítása

A ThingSpeak egy alkalmazásplatform. a dolgok internete. Ez egy nyílt platform MATLAB elemzőkkel. A ThingSpeak lehetővé teszi, hogy egy alkalmazást építsenek az érzékelők által gyűjtött adatok köré. A ThingSpeak jellemzői: valós idejű adatgyűjtés, adatfeldolgozás, vizualizációk, alkalmazások és bővítmények

A ThingSpeak középpontjában a ThingSpeak csatorna áll. Az adatok tárolására egy csatorna szolgál. Minden csatorna 8 mezőt tartalmaz bármilyen típusú adathoz, 3 helymezőt és 1 állapotmezőt. Miután rendelkezik ThingSpeak csatornával, közzéteheti az adatokat a csatornán, a ThingSpeak feldolgozhatja az adatokat, majd az alkalmazás lekérheti az adatokat.

LÉPÉSEK:

1. Hozzon létre egy fiókot a ThingSpeak alkalmazásban.

2. Hozzon létre új csatornát, és nevezze el.

3. Hozzon létre 3 iktatott fájlt, és adja meg a nevét minden iktatott fájlhoz.

4. Jegyezze fel a ThingSpeak csatornaazonosítóját.

5. Jegyezze fel az API kulcsot.

6. És említse meg a Programban, hogy továbbítsa az adatokat az ESP8266 -ból.

7. Most vizualizálja az adatokat.

8. lépés: Konklúzió beállítása (hardver)

Projektünk hardverbeállítása A projekt összes hardverkomponensét tartalmazza, és csomagolva és hordható kabátba helyezve a betegek kényelmét szolgálja. Az érzékelőkkel ellátott kabátot mi készítjük, és hibamentes mérést biztosít a felhasználók számára. A felhasználó biológiai adatai, Az információkat a ThingSpeak szerver tárolja a hosszú távú elemzés és megfigyelés érdekében. Ez a projekt az egészségügyi rendszerben zajlott

BEÁLLÍT:

1. Helyezze az áramköröket a pamut dobozba.

2. A ragasztópisztoly segítségével rögzítse a dobozhoz.

3. Csatlakoztassa az akkumulátort az Arduino VIN -jéhez az akkumulátor pozitív csatlakozójához, és az Arduino GND -jét az akkumulátor negatív csatlakozójához

4. Ezután rögzítse a dobozt a kabát belsejébe ragasztópisztoly segítségével.

A hibamentes kódolás létrehozása után a program végrehajtásra kerül, és készen áll a Senor kimenet megtekintésére egy olyan platformon, mint az Arduino kimeneti kijelző, és később az információ a ThingSpeak Cloud -ra kerül a weben keresztül, és készen állunk arra, hogy megjelenítsük a világon felület. A webes kezelőfelület fejleszthető az adatok vizualizálásának, kezelésének és elemzésének további funkcióinak megvalósításához, hogy jobb felületet és élményt nyújtson a felhasználónak. A javasolt munka beállításaival az orvos 24*7 képes szűrni a beteg állapotát, és a páciens állapotában bekövetkező hirtelen változásokat pirítóssal értesíti az orvos vagy a mentőszemélyzet. Sőt, mivel az információk elérhetők a Thingspeak szerverén, a beteg állapota távolról ellenőrizhető a bolygó bármely pontjáról. Eltekintve attól, hogy egyszerűen látjuk a beteg átfogó információit, felhasználhatjuk ezeket az információkat a gyors megértéshez és a betegek egészségének gyógyításához.